Nanolif Üretimi ve Uygulamaları

Benzer belgeler
Çözelti iki veya daha fazla maddenin birbiri içerisinde homojen. olarak dağılmasından oluşan sistemlere denir.

SIVILAR YÜZEY GERİLİMİ. Bir sıvı içindeki molekül diğer moleküller tarafından sarılmıştır. Her yöne eşit kuvvetle çekilir.daha düşük enerjilidir.

Sıvılar ve Katılar. Maddenin Halleri. Sıvıların Özellikleri. MÜHENDİSLİK KİMYASI DERS NOTLARI Yrd. Doç. Dr. Atilla EVCİN

ÇÖZELTİLER VE ÇÖZELTİ KONSANTRASYONLARI 3.1. Çözeltiler için kullanılan temel kavramlar

ONDOKUZ MAYIS ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ KİMYA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ORGANİK KİMYA LABORATUVARI DENEY 8 : YÜZEY GERİLİMİNİN BELİRLENMESİ

Bir maddenin başka bir madde içerisinde homojen olarak dağılmasına ÇÖZÜNME denir. Çözelti=Çözücü+Çözünen

Fiziksel özellikleri her yerde aynı olan (homojen) karışımlara çözelti denir. Bir çözeltiyi oluşturan her bir maddeye çözeltinin bileşenleri denir.

Paylaşılan elektron ya da elektronlar, her iki çekirdek etrafında dolanacaklar, iki çekirdek arasındaki bölgede daha uzun süre bulundukları için bu

Genel Kimya. Bölüm 7: ÇÖZELTİLER VE ÇÖZÜNÜRLÜK. Yrd. Doç. Dr. Mustafa SERTÇELİK Kafkas Üniversitesi Kimya Mühendisliği Bölümü

Dispers Sistemlerin Sınıflandırılması

MAKRO-MEZO-MİKRO. Deney Yöntemleri. MİKRO Deneyler Zeta Potansiyel Partikül Boyutu. MEZO Deneyler Reolojik Ölçümler Reometre (dinamik) Roww Hücresi

FARMASÖTİK TEKNOLOJİ I «ÇÖZELTİLER»

MADDENİN AYIRT EDİCİ ÖZELLİKLERİ. Nazife ALTIN Bayburt Üniversitesi, Eğitim Fakültesi

GENEL KİMYA. Yrd.Doç.Dr. Tuba YETİM

ÇÖZÜNÜRLÜK ÇÖZÜNÜRLÜĞE ETKİ EDEN FAKTÖRLER

Dielektrik malzeme DİELEKTRİK ÖZELLİKLER. Elektriksel Kutuplaşma. Dielektrik malzemeler. Kutuplaşma Türleri Elektronik kutuplaşma

Soygazların bileşik oluşturamamasının sebebi bütün orbitallerinin dolu olmasındandır.

Serüveni 3. ÜNİTE KİMYASAL TÜRLER ARASI ETKİLEŞİM GÜÇLÜ ETKİLEŞİM. o İYONİK BAĞ o KOVALENT BAĞ o METALİK BAĞ

Suyun Fizikokimyasal Özellikleri

Moleküllerarası Etkileşimler, Sıvılar ve Katılar - 11

KOLLİGATİF ÖZELLİKLER SORU ÇÖZÜMÜ

Serüveni 4.ÜNİTE MADDENİN HALLERİ ORTAK VE AYIRDEDİCİ ÖZELLİKLER

Doç. Dr. Cengiz ÇETİN, BEK153 Organik Eserlerde Önleyici Koruma Ders Notu DERS 6 4. ÇÖZÜCÜLER. Resim 1. Ciriş bitkisi.

BÖLÜM 7 YALITKANLAR & DİELEKTRİK ÖZELLİKLERİ

Her madde atomlardan oluşur

Adsorpsiyon. Kimyasal Temel İşlemler

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

MALZEME BİLGİSİ DERS 4 DR. FATİH AY.

GENEL KİMYA. Yrd.Doç.Dr. Tuba YETİM

HEDEF VE DAVRANIŞLAR:

ASİT-BAZ VE ph. MÜHENDİSLİK KİMYASI DERS NOTLARI Yrd. Doç. Dr. Atilla EVCİN. Yrd. Doç. Dr. Atilla Evcin Afyonkarahisar Kocatepe Üniversitesi 2006

ASİTLER VE BAZLAR ASİT VE BAZ KAVRAMLARI

ASİTLER VE BAZLAR ASİT VE BAZ KAVRAMLARI M.DEMİR ASİT VE BAZ KAVRAMLARI 1

İKİ YADA DAHA FAZLA MADDENİN ÖZELLİKLERİNİ KAYBETMEDEN ÇEŞİTLİ ORANLARDA KARIŞMASI İLE OLUŞAN TOPLULUĞA KARIŞIM DENİR KARIŞIMLAR İKİ SINIFTA

İKİ YADA DAHA FAZLA MADDENİN ÖZELLİKLERİNİ KAYBETMEDEN ÇEŞİTLİ ORANLARDA KARIŞMASI İLE OLUŞAN TOPLULUĞA KARIŞIM DENİR KARIŞIMLAR İKİ SINIFTA İNCELENİR

SU VE HÜCRE İLİŞKİSİ

Suda çözündüğünde hidrojen iyonu verebilen maddeler asit, hidroksil iyonu verebilenler baz olarak tanımlanmıştır.

GENEL KİMYA. 4. Konu: Kimyasal türler, Kimyasal türler arasındaki etkileşimler, Kimyasal Bağlar

SU ve ÇEVRENİN CANLILAR İÇİN UYGUNLUĞU

PERİYODİK SİSTEM VE ELEKTRON DİZİLİMLERİ#6

Elektrik Yük ve Elektrik Alan

ÇÖZÜNME OLGUSU VE ÇÖZELTĐLER SÜRE : 2 DERS SAATĐ

TURUNCU RENGĐN DANSI NASIL OLUR?

Yüzey gerilimi. Hidayet TERECİ

Aeresol. Süspansiyon. Heterojen Emülsiyon. Karışım. Kolloidal. Çözelti < 10-9 m Süspansiyon > 10-6 m Kolloid 10-9 m m

Sıvılardan ekstraksiyon:

SIVILAR VE ÖZELLİKLERİ

5) Çözünürlük(Xg/100gsu)

Toprağın Katı ve Sıvı Fazı Arasındaki Etkileşimler

GENEL KİMYA. 4. Konu: Kimyasal türler, Kimyasal türler arasındaki etkileşimler, Kimyasal Bağlar

Çözeltiler. MÜHENDİSLİK KİMYASI DERS NOTLARI Yrd. Doç. Dr. Atilla EVCİN. Yrd. Doç. Dr. Atilla EVCİN Afyonkarahisar Kocatepe Üniversitesi 2006

5.111 Ders Özeti # (suda) + OH. (suda)

EYVAH ŞEKERĐM KAYBOLDU!!!!! 9. SINIF 4. ÜNĐTE KARIŞIMLAR

ÇEV416 ENDÜSTRİYEL ATIKSULARIN ARITILMASI

İletkenlik, maddenin elektrik akımını iletebilmesinin ölçüsüdür.

5.111 Ders Özeti #

KOVALENT BAĞLARDA POLARLIK. Bileşikler 5. Bölüm

Bölüm 2: Akışkanların özellikleri. Doç. Dr. Tahsin Engin Sakarya Üniversitesi Makine Mühendisliği Bölümü

BÖLÜM 2 ATOMİK YAPI İÇERİK. Atom yapısı. Bağ tipleri. Chapter 2-1

Tüm yaşayan organizmalar suya ihtiyaç duyarlar Çoğu hücre suyla çevrilidir ve hücrelerin yaklaşık %70 95 kadarı sudan oluşur. Yerküre içerdiği su ile

Zeyfiye TEZEL Mehmet KARACADAĞ

Açık hava basıncını ilk defa 1643 yılında, İtalyan bilim adamı Evangelista Torricelli keşfetmiştir. Yaptığı deneylerde Torriçelli Deneyi denmiştir.

1,3-bis-(p-iminobenzoik asit)indan Langmuir-Blodgett filmlerinin karakterizasyonu ve organik buhar duyarlılığı

DENEY 3. MADDENİN ÜÇ HALİ: NİTEL VE NİCEL GÖZLEMLER Sıcaklık ilişkileri

HAVA FİLTRASYONU İÇİN NANOLİF ÜRETİMİ

ELEKTRO-EĞİRME YÖNTEMİ BOR KATKILI ALUMİNYUM ASETAT NANOLİF MALZEMELERİN ELDESİ

ÇÖZÜNÜRLÜĞE ETKİ EDEN FAKTÖRLER

HÜCRE MEMBRANINDAN MADDELERİN TAŞINMASI. Dr. Vedat Evren

AROMATİK BİLEŞİKLER

6.PPB (milyarda bir kısım) Kaynakça Tablo A-1: Çözelti Örnekleri... 5 Tablo B-1:Kolloidal Tanecikler... 8

ÖNFORMÜLASYON 5. hafta

SU VE KİMYASAL BAĞLAR. Yrd. Doç. Dr. Osman İBİŞ

Katılar. MÜHENDİSLİK KİMYASI DERS NOTLARI Yrd. Doç. Dr. Atilla EVCİN. Yrd. Doç. Dr. Atilla EVCİN Afyonkarahisar Kocatepe Üniversitesi 2006

METEOROLOJİ. IV. HAFTA: Hava basıncı

MEMM4043 metallerin yeniden kazanımı

BİLEŞİKLER VE FORMÜLLERİ

Bilgi İletişim ve Teknoloji

ÇÖZÜNME ve ÇÖZÜNÜRLÜK

GIDALARIN BAZI FİZİKSEL NİTELİKLERİ

DERS-3 -REOLOJİ- VİSKOZİTE VE AKIŞ TİPLERİ

KİMYA II DERS NOTLARI

Atomların bir arada tutulmalarını sağlayan kuvvetlerdir Atomlar daha düşük enerjili duruma erişmek (daha kararlı olmak) için bir araya gelirler

Kütlesi,hacmi,eylemsizliği olan,tanecikli yapıdaki her şeye madde denir. Yer yüzünde gözümüzle görebildiğimiz her şey maddedir.

ÇÖZELTİLERİN KOLİGATİF ÖZELLİKLERİ

ELEKTROLİTİK TOZ ÜRETİM TEKNİKLERİ. Prof.Dr.Muzaffer ZEREN

Günümüzde bilinen 117 element olmasına rağmen (92 tanesi doğada bulunur) bu elementler farklı sayıda ve şekilde birleşerek ve etkileşerek farklı

Sulu Çözeltiler ve Kimyasal Denge

Elektrot Potansiyeli. (k) (k) (k) Tepkime vermez

10. Sınıf Kimya Konuları KİMYANIN TEMEL KANUNLARI VE TEPKİME TÜRLERİ Kimyanın Temel Kanunları Kütlenin korunumu, sabit oranlar ve katlı oranlar

BİYOKİMYASAL ÇÖZELTİLER

TAMPON ÇÖZELTİLER. Prof.Dr.Mustafa DEMİR M.DEMİR 09-TAMPON ÇÖZELTİLER 1

HACETTEPE ÜNĐVERSĐTESĐ EĞĐTĐM FAKÜLTESĐ ÖĞRETĐM TEKNOLOJĐLERĐ VE MATERYAL GELĐŞTĐRME

KİMYASAL BAĞLAR İYONİK BAĞ KOVALANT BAĞ POLAR KOVALENT BAĞ APOLAR KOVALENT BAĞ

ÖLÇME, DEĞERLENDİRME VE SINAV HİZMETLERİ GENEL MÜDÜRLÜĞÜ

ÇÖZELTILERDE DENGE. Asitler ve Bazlar

KİMYA 1 - FÖY İZLEME TESTLERİ. ÜNİTE 1: KİMYA BİLİMİ Kimyanın Gelişimi - Kimya Nedir? Kimya Ne İşe Yarar? 4. I. Elektroliz

Genel Kimya 101-Lab (4.Hafta) Asit Baz Teorisi Suyun İyonlaşması ve ph Asit Baz İndikatörleri Asit Baz Titrasyonu Deneysel Kısım

Yeniden Kristalleşme

KÝMYA. 1. Dalton atom modelinde;

ÖĞRETĐM TEKNOLOJĐSĐ VE MATERYAL GELĐŞTĐRME ÇÖZELTĐLER

Transkript:

Nanolif Üretimi ve Uygulamaları Doç. Dr. Atilla Evcin Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bölümü Çözelti Özellikleri Elektro-eğirme sırasında kullanılacak çözeltinin özellikleri elde edilecek fiber yapısını önemli ölçüde etkilemektedir. Bu özellikler Molekül ağırlığı, viskozite, konsantrasyon, yüzey gerilimi, çözelti iletkenliği ve çözeltinin dielektrik sabitidir Elektroeğirmenin Parametreleri Elektroeğirme yöntemi ile fiber üretimi sırasında fiberlerin yapısını ve boyutunu etkileyen birçok parametre vardır. Bu parametreler; Çözelti özellikleri İşlem parametreleri Çevre parametreleri Molekül ağırlığı Uygulanan voltaj Sıcaklık Viskozite Akış hızı Nem Konsantrasyon Çözelti sıcaklığı Atmosfer cinsi Yüzey gerilimi Mesafe Basınç İletkenlik Dielektrik sabiti Toplayıcı etkisi İğne çapı Moleküler Ağırlığı Polimerin moleküler ağırlığı oluşturulacak çözelti viskozitesini etkiler. Aynı polimerin moleküler ağırlığı çok olan tipiyle elde edilen çözeltinin viskozitesi, moleküler ağırlığı düşük olan tipiyle elde edilenden daha fazladır. Elektroeğirme yöntemi için moleküler ağırlığının ve viskozitenin yeterli seviyede olması gerekmektedir. 1

Moleküler Ağırlığı Moleküler ağırlığının artması, polimer zincirlerinin uzadığı anlamına gelmektedir. Uzun polimer zincirlerinin birbirlerine tutunmalar da daha güçlü olmaktadır. Jet oluşumunda polimer esneyerek toplayıcı plakaya doğru yönelir. Bu aşamada zincirler arasında kopma meydana gelmemelidir. Bu nedenle monomer bazlı polimer çözeltilerinden elektroeğirme yöntemiyle lif eldesi mümkün olmamaktadır. Konsantrasyon Viskoziteyi arttırmanın bir diğer yolu da çözeltideki polimer konsantrasyonunu arttırmaktır. Molekül ağırlığında olduğu gibi, konsantrasyonun artması, zincirlerin birbirlerine tutunmasını arttıracaktır. Bu artış elektroeğirme işlemi sırasında zincirlerin birbirlerinden kopmadan, sürekli bir şekilde toplayıcı plaka üzerinde nanolif formunda toplanmasını sağlayacaktır. Moleküler Ağırlığı Konsantrasyon Polimer konsantrasyonu, çözeltinin viskozite ve yüzey gerilimini etkileyerek elektro-eğirebilirliğini belirleyen bir parametredir. Çözelti içerisindeki polimer konsantrasyonun artışı, çözeltinin viskozitesinin artmasına neden olur. 2

Konsantrasyon Fiber oluşumu için polimer konsantrasyonu yeterli bir değerde olmalıdır. Çözelti viskozitesi çok düşük ise yüzey geriliminin etkisi ile polimer toplayıcı üzerine damla şeklinde düşer. Eğer çözelti viskozitesi çok yüksek ise, çözeltinin iğne ucundan akması zor olacağı için fiber oluşumu gerçekleşmeyebilir. PEI nanoliflerinin konsantrasyona bağlı SEM görüntüleri: v a) %14, b) %16, c) %18, d) %19, e) %20, f) %22. Konsantrasyon Şekilde polieterimid (PEI) nanolifleri için konsantrasyona bağlı boncuklanma eğilimini ve lif çapının değişimini göstermektedir. Konsantrasyon Çözelti konsantrasyonu ile fiber çapı arasında da güçlü bir ilişki vardır. Çözelti konsantrasyonu arttıkça fiber çapı da artmaktadır. Sukigara ve arkadaşları ağırlıkça %5 ile %19,5 arasında değişen konsantrasyonlarda hazırladıkları çözeltilerden elektroeğirme yöntemi ile fiber üretmiştir. 3

Viskozite Ayrıca çözelti viskozitesinin üretim sırasında sıvı jetin parçalanması sonucu oluşan ve istenmeyen bir durum olan boncuksu yapı oluşumu üzerinde etkisi vardır. Düşük viskoziteli çözeltilerden üretilen fiberlerin üzerinde boncuk meydana gelmektedir. Çözelti viskozitesi artırıldığında boncukların şekli küreden elipse dönüşmekte ve giderek yok olmaktadır. Viskozite Viskozite Elektroeğirme yöntemi ile fiber üretebilmek için hazırlanan düzgün fiber üretimi için en önemli parametrelerden biridir. Üretim sırasında kullanılan çözeltinin viskozitesinin çok yüksek değerde olması iğne ucunun tıkanmasına, çok düşük olması da çözeltinin yerçekimi etkisi ile iğne ucundan damlamasına ve üretimin engellenmesine neden olur. Bunun için çözelti viskozitesi çok iyi ayarlanmalıdır. 4

Viskozite Viskozite Viskozitenin artmasıyla boncuk büyüklüğü ve sayısının azaldığı ve pürüzsüz nanoliflerin üretildiği görülmüştür. Fakat viskozitenin artmasının üretilen nanolif çapını kalınlaştırdığı da deneysel olarak kanıtlanmıştır. Elektriksel İletkenliği Farklı viskozitelerdeki PEO çözeltisinden üretilen fiberlerin SEM görüntüleri Çözeltinin iletkenliği, uygulanan elektriksel yükün polimere büyük oranlarda aktarılmasında önem arz etmektedir. iletkenliği arttırmak için iyonlar kullanılabilir. Özellikle tuz kullanılması ile polimer çözeltilerinin iletkenlik değerleri yükseltilmiştir. İletkenlik değeri ne kadar yüksek olursa, uygulanacak kritik voltaj seviyesi de o ölçüde az olacaktır ve altlık üzerinde daha geniş bir alanda fiber oluşumuna olanak sağlar. 5

Elektriksel İletkenliği Çizelgede elektroeğirme yönteminde kullanılan bazı çözücüler için elektriksel iletkenlik değerleri verilmiştir. Elektriksel İletkenliği Elektro-eğirme işlemi sırasında oluşan jetin yüzeyindeki yüklerin birbirini itmesi nedeni ile jetin boyunda uzama meydana gelir. Eğer çözelti iletkenliği artırılırsa jet üzerinde daha fazla yük taşınabilir. Eğer çözelti tam gerilme göstermez ise boncuk oluşumu gözlemlenir. Çözeltiye iyon ilavesi yapılarak jetin üzerinde meydana gelen gerilme ve uzama arttırılmış olur ve aynı zamanda boncuk oluşumu da engellenir Çözelti İletkenliği Çözelti iletkenliği azalırken boncuk sayısı ve fiber çapı artmaktadır. Çözelti iletkenliği (μs/cm) (a) 3,6 (b) 2,6 (c) 2 (d) 1,9 (e)1,8 (f) 1,7 İyonik tuz konsantrasyonun a) çözelti iletkenlik ve viskozitesi, b) ortalama fiber çapı ve boncuk sayısına etkisi 6

Elektriksel İletkenliği Çözelti iletkenliği arttıkça fiber çapında ve oluşan boncuk sayısında azalma meydana gelmiştir. 1,7 μs/cm iletkenliğe sahip çözeltiden üretilen fiberde yoğun miktarda boncuk oluşumu gözlenirken, 3,6 μs/cm iletkenliğindeki çözeltiden üretilen fiberlerde boncuk oluşumu gözlenmemiştir. Yüzey Gerilimi Elektro-eğirme sırasında fiber üretiminin gerçekleşebilmesi için elektrostatik kuvvetlerin yüzey gerilim kuvvetini yenmesi gerekir. Ayrıca yüzey gerilim kuvveti üretim sırasında boncuk oluşumuna da neden olabilir. Çözücü moleküllerinin konsantrasyonunun yüksek olduğu bölgelerde yüzey gerilim kuvvetinin etkisi ile moleküller bir araya toplanarak küresel şekil meydana getirir. Yüzey Gerilimi Moleküller arasında çekim kuvvetlerin bir sonucu olarak sıvıların serbest yüzeylerinde daima büzülmek ve mümkün olan en küçük yüzeyi almak isteyen bir molekül kalınlığında çok ince bir sıvı zarı meydana gelir. Bu zarı gergin tutan kuvvetlere yüzey gerilim kuvvetleri denir. Bu kuvvetler sıvının saflığına ve sıcaklığına bağlı olarak değişir Yüzey Gerilimi Yüksek viskoziteye sahip çözeltide çözücü molekülleri ile polimer molekülleri arasındaki etkileşim nedeni ile boncuk oluşumu engellenmiş olur (a) Yüksek viskozitede çözücü molekülleri ile polimer moleküllerinin homojen dağılımı (b) Düşük viskozitede çözücü moleküllerinin yüzey gerilimi nedeni ile bir araya toplanması 7

Yüzey Gerilimi Farklı çözücü miktarına bağlı olarak çözelti yüzey gerilimi ve viskozitesinin değişimi Dielektrik sabiti, çözücü polaritesini yaklaşık olarak veren bir niceliktir. Dielektrik sabiti, çözücünün, zıt yükleri birbirinden ayırma yeteneğinin bir ölçüsüdür. İyonlar arasındaki elektrostatik çekme ve itmeler, daha yüksek dielektrik sabitine sahip çözücüler içerisinde daha azdır. Vakumun dielektrik sabiti 1 varsayılır, çoğu gazın dielektrik sabiti de 1 dolayındadır. Çözücünün dielektrik sabiti ve dipol momentinin elektro-eğirme işlemine etkisi üzerine yapılan araştırmalar, çözücünün dielektrik sabiti ve dipol momentinin daha düşük çapta fiber üretimine neden olduğu ve boncuksu yapı oluşumunu engellediğini göstermektedir. Yüksek bir bağıl dielektrik sabiti, ( r >40), sürekli dipol momentin bulunması nedeniyledir. Çoğu moleküller iyi iyonlaşma özelliğine sahiptir ve diğer polar çözeltilerde çözünür. Diğer yandan çözücünün bağıl dieletrik sabiti düşük olduğunda ( r <20), zayıf bir iyonlaşmaya sahiptir ve sadece polar çözeltilerde daha az çözünür. 8

Tablo Bazı çözücülerin dielektrik özellikleri Çözücü r (D) Dielektrik Sabiti Dipol moment Aseton C 3 H 6 O 20.7 3.00 Asetik asit C 2 H 4 O 2 6.2 0.99-1.51 Amonyak NH 3 16.9 0.90 Benzen C 6 H 6 2.3 0.00 Kloroform CHCI 3 4.8 1.11 Dimetilsülfoksit (CH 3 ) 2 SO 45 3.9 Dioksan 1,4 C 4 H 8 O 2 2.2 0.39 Su H 2 O 78.5 1.85 Çözeltinin dielektrik sabiti yüksek olması, boncuklu yapının oluşumunu engellediği gibi daha düşük çapta fiber üretimine neden olur. N-N Dimetilformamit (DMF) gibi çözücüler ilave edildikleri çözeltinin dielektrik özelliklerini artırır ve fiberin boncuksuz düzgün şekil almasını sağlar. Metanol CH 3 OH 32.6 1.70 Etanol C 2 H 5 OH 24.3 1.71 Tablo Bazı çözücülerin dielektrik özellikleri Çözücü r Dielektrik Sabiti (D) Dipol moment Formamid CH 3 ON 110.0 3.39 Dimetilformamid C 3 H 7 NO 36.7 3.86 Nitrobenzen C 6 H 5 NO 2 34.8 3.99 Tetrahidrofuran C 4 H 8 O 7.3 1.63 Karbontetraklorür CCI 4 2.2 0.00 Dietileter C 4 H 10 O 4.3 1.15 Piridin C 5 H 5 N 14.2 2.19 9

10